【催化】唯金属中心手性的八面体钌催化剂的合成及其应用

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构建金属中心手性日益成为不对称催化反应的研究热点。其中，德国马尔堡大学的Meggers课题组在八面体Ir、Rh金属中心手性的研究工作中做出了突出的贡献。他们利用两个环金属化的配体有序地组装在八面体中心金属四周，合成了一系列稳定的唯金属中心的八面体配合物，并成功地应用于催化Michael加成、Friedel-Crafts反应、环加成反应、α-胺化反应、α-氟化反应以及Mannich等反应中，并得到理想的收率和优秀的对映选择性（高达>99% ee）。最令人惊喜的是，该类Lewis酸催化剂以组合不对称催化和光催化于一体的方式，成功实现了一系列经由可见光诱导的不对称光氧化还原反应。然而，若将这一策略应用于较为廉价的金属Ru却面临着巨大的挑战。首先，中心金属的价态为+2价，这将区别于以往Ir、Rh（+3价）络合物的合成方法。其次，手性八面体Ru更易发生消旋化。最近，该课题组成功合成了首例手性位于Ru中心的八面体卡宾络合物，并发现其在催化酮的炔基化反应中表现出优异的催化活性和对映选择性（结构见图1）。研究成果发表在JACS 上。

手性八面体的合成关键是选择能够稳定金属中心构象的合适配体。通过前期的探索工作，该课题组选择具有强供电子基的双齿卡宾化合物作为配体，两步反应以92%的高产率得到外消旋催化剂（双卡宾双乙腈C-2八面体螺旋桨化合物），再经过由手性辅基介导的手性拆分以及立体专一性的辅基取代反应，最终得到光学纯的八面体钌配合物Λ-Ru和Δ-Ru（图2）。

图1. 八面体Ru的结构示意图。图片来源：JACS

图2. 手性八面体Ru络合物的合成途径。图片来源：JACS

在成功合成手性八面体络合物后，作者继而对其催化活性进行了研究。实验发现，该手性钌络合物可以高效催化三氟甲基酮的不对称炔基化。该催化剂表现出很好的催化活性，即使在催化剂用量低至0.2 mol%时，目标产物依然达到了98%的产率和99%的对映选择性。实验结果表明，该催化反应的底物普适性也非常好：不论是芳香炔还是脂肪炔都能得到高产率、高对映选择性的产物，大部分不同取代基的酮也能得到优秀的产率和对映选择性（图3）。值得一提的是，该催化剂可应用于不对称合成anti-HIV药物Efaviranz的重要中间体，与以往文献报道的方法相比，该方法催化剂负载量低、操作方便（图4）。

图3. 底物拓展。图片来源：JACS

图4. 不对称催化合成重要的药物中间体。图片来源：JACS

该论文作者为：Yu Zheng, Yuqi Tan, Klaus Harms, Michael Marsch, Radostan Riedel, Lilu Zhang, and Eric Meggers

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Octahedral Ruthenium Complex with Exclusive Metal-Centered Chirality for Highly Effective Asymmetric Catalysis.

J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 4322-4325, DOI: 10.1021/jacs.7b01098

导师介绍

Eric Meggers

http://www.x-mol.com/university/faculty/14116

课题组主页

https://www.uni-marburg.de/fb15/ag-meggers?language_sync=1

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